redis的数据类型：Hash

最新推荐文章于 2025-11-24 17:50:30 发布

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#redis #哈希算法 #数据库

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Hash类型介绍

我要存一个uid为1的用户对象，姓名为James，年龄是28，如果我想用Redis中的string类型来存，应该怎么存？如果我想用Redis中的Hash类型来存，又应该怎么存？

在这里插入图片描述

哈希类型中的映射关系通常称为field-value，为什么这里不用key-value？

主要是用于区分Redis整体的键值对（key-value），注意这里的value是指field对应的的值，不是键（key）对应的的值，请注意value在不同上下文的作用。

请问一个key如果对应的value类型是hash<field,value>，那么key field value三者之间的对应关系是怎样的？是一对一对一吗？

一个Key可以对应多个field，一个field对应一个value，key field value三者对应关系是1：n：n

Hash类型的命令

HSET

如何向一个hashtable中插入一个键值对？
使用HSET key field1 value1 field2 value2 ...
注意上面指令中，Hash键值对中的value类型就只能是string了
HSET指令的返回值为设置成功的键值对个数
HSETNX key field value 同样也可以设置键值对，但是有一定的条件，即NX：只有当key对应的Hashtable中field不存在时，才能创建成功

HGET

如何获得一个Hash表中field1对应的value？

使用指令hget key field1
结果返回指定key 和field对应的value

如果hget key field指令中，key或者field不存在，结果会怎样？

结果返回nil

hexists

如何判断指定key和field是否存在？（如何判断这个key+field的组合有没有一个value与之对应？）
通过执行指令hexists key field
结果返回值：一般查找成功返回1，不成功返回0

Hdel

如何删除hashtable中的一个<field,value>键值对？

hdel key field1 filed2...
key指定要删除的是哪一个hashtable中的键值对
field指定的是hashtable中某个具体的键值对

Hdel指令执行完毕之后，结果返回成功删除的键值对个数

如果我语句中指定的key和field中有无效的参数，返回的结果是什么？

返回0，表示成功删除的键值对个数是0

如何删除一个hashtable？

直接del key
其中key就是这个hashtable对应的key

HKEYS

如何查看hashtable中有哪些field？
HKEYS key（其中key就是这个hashtable对应的key）
这个操作，先根据key找到对应的hash，时间复杂度为O(1)
然后再遍历hash，打印出hash中的每个field，时间复杂度是O(N)

谈到O(N) ，这个N的含义还挺复杂的

有的时候，N表示redis中所有key的个数
有的时候，N表示redis指令中key的个数，比如HSET key field1 value1 field2 value2中，key的个数就是两个
有的时候，N表示当前key对应的value里面的元素个数.（比如value的类型是hash，N就表示hash中的键值对个数）

注意!! 这个操作也是存在一定的风险的!! 类似于之前介绍过的 keys *（keys *是要打印出redis中的所有key），而HKEYS key是要打印出key对应hashtable中的所有field，如果这个hash 中存在大量的 field，那也是很要命的，单线程Redis就被阻塞了

hvals

如何查看一个hashtable中的所有value？
hvals key（其中key就是这个hashtable对应的key）
和 hkeys 相对，hvals key能够获取到 hash 中的所有 value
H 系列的命令必须要保证 key 对应的 value 得是哈希类型的！！
这个操作的时间复杂度，也是O(N)，N是哈希的元素个数.如果哈希非常大，这个操作就可能导致redis服务器被阻塞住.

hgetall

如何查看hashtable中的所有键值对？
hgetall key
其中key就是这个hashtable对应的key
上述这样的操作，耗时还是比较大的。多数情况下，我们不需要查询所有的field，可能只想查其中的几个field，这时候我们就用HMGET

HMGET

如何查看hashtable中的多个键值对？
hmget key field1 field2 field3 ...
HMGET 类似于之前的MGET，可以一次查询多个field，HGET一次只能查一个field
有没有hmset，一次设置多个field和value呢??
有，但是，并不需要使用. 因为hset已经支持一次设置多个field和value了.

HSCAN

上述hkeys, hvals, hgetall都是一条命令能完成所有的遍历操作，存在一定风险：如果hash的元素个数太多，执行的耗时会比较长，从而阻塞redis.
而hscan遍历redis的hash. 但是它属于 “渐进式遍历”
=> 即敲一次命令，遍历一小部分. 再敲一次，再遍历一小部分. …… 连续执行多次，就可以完成整个的遍历过程了.
=> 时间就是可控的化整为零
这也可以联想到ConcurrentHashMap：线程安全的哈希表，这个哈希表在扩容的时候，也是按照化整为零的方式进行的!!

C++ 的标准库，横向和其他编程语言比，就是个弟中弟，C++ 标准库的设计精妙，实现也是很优雅的，但是从功能角度，C++ 标准库给咱们提供的功能太少了~~C++ 提供的各种容器，都是线程不安全的.Java 标准库则直接提供了一些线程安全的集合类（Java 中也有 “容器” 这样的术语，指的是别的了）

Hlen

如何查看一个hashtable中有多少个键值对？
HLEN key
在这里插入图片描述

O(1)获取hash的元素个数，不需要遍历~~

hincrby / hincrbyfloat

请问如何对Hashtable中的value进行加减操作？
用hincrby / hincrbyfloat 指令
hincrby 就可以加减整数.使用格式为hincrby key field + num，其中key field用来指定一个hashtable中的value，num表示加数，NUM为负表示减数
hincrbyfloat 就可以加减小数.使用格式为hincrbyfloat key field + float，其中key field用来指定一个hashtable中的value，float表示要加的浮点数，为负表示要减的浮点数

HSTRLEN

如何计算哈希表中指定字段（field）对应的 value 的字符串长度？
HSTRLEN key field

Hash类型的内部编码

Hash类型的内部编码主要就是hashtable与ziplist两种，我们前面说过，hashtable的实现方式就和我们数据结构中理解的哈希表实现并无太大差别，主要就是基于数组和映射规则实现的，重点在于ziplist，为什么要引入ziplist？这种存储方式有什么好处呢？

对压缩的理解

一些具体的压缩算法：rar, zip, gzip, 7z……
举个例子：
在这里插入图片描述

压缩的本质，是针对数据进行重新编码。不同的数据，有不同的特点. 结合这些特点，进行精妙的设计，重新编码之后，就能够缩小体积。比如上图中，00...0在经过编码之后，就可以用0[100]来代替

为什么要用ziplist存储hashtable？

hash 首先是一个数组～～数组上有些位置有元素，有些没有元素，对于那些没有存放元素的映射位置，这些空间就被浪费了。所以我们引入了ziplist作为Hash类型的一种内部编码方式，这样就可以减少空间的浪费。
但凡事都是有代价的，ziplist 付出的代价就是，ziplist进行读写的速度比较慢，并不能达到理想的O(1)，如果元素个数少，慢的并不明显。如果元素个数太多了，慢就会雪上加霜.

hash类型的value什么时候用ziplist存？什么时候用hashtable存？

哈希中的元素个数比较少，使用 ziplist 表示。元素个数比较多，使用 hashtable 来表示。这个元素多少的界限值是什么呢？
查看redis.conf 文件中的hash-max-ziplist-entries 配置项（默认 512 个元素），键值对数量大于512用hashtable，键值对数量小于512用ziplist

每个 value 的值长度都比较短，使用 ziplist 表示。如果某个 hash类型的value，一开始用的是ziplist，后来长度越变越长，长到一定程度也会转换成 hashtable。这个value大小的界限值是什么呢？
查看redis.conf 文件中的hash-max-ziplist-value 配置项（默认 64 字节），value大于64字节用hashtable，value小于64字节用ziplist

Hash类型的使用场景

在这里插入图片描述
上图中的数据，用Redis中的Hash应该怎么存？

在这里插入图片描述

Redis当做MYSQL的Cache：实现伪代码

UserInfo getUserInfo(long uid) {
    // 根据 uid 得到 Redis 的键
    String key = "user:" + uid;

    // 尝试从 Redis 中获取对应的值
    userInfoMap = Redis 执行命令: hgetall key;

    // 如果缓存命中（hit）
    if (value != null) {
        // 将映射关系还原为对象形式
        UserInfo userInfo = 利用映射关系构建对象(userInfoMap);
        return userInfo;
    }

    // 如果缓存未命中（miss）
    // 从数据库中，根据 uid 获取用户信息
    UserInfo userInfo = MySQL 执行 SQL: select * from user_info where uid = <uid>

    // 如果表中没有 uid 对应的用户信息
    if (userInfo == null) {
        响应 404
        return null;
    }

    // 走到这里说明redis没有命中，但是mysql命中了，这个时候我们就需要将此次信息添加到redis中
    // 将缓存以哈希类型保存
    Redis 执行命令: hmset key name userInfo.name age userInfo.age city userInfo.city

    // 写入缓存，为了防止数据腐烂（rot），设置过期时间为 1 小时（3600 秒）
    Redis 执行命令: expire key 3600

    // 返回用户信息
    return userInfo;
}

我们都知道，Redis的string类型也可以用来实现这样的功能，既然String和Hash都可以将Redis实现为MYSQL的Cache，请问这两种方式有什么区别呢？
hash的粒度更细，修改更加方便

如果使用string (json)的格式来表示UserInfo，万一只想获取其中的某个field, 或者修改某个field，需要把整个json字符串都读出来, 解析成对象, 操作field, 再重写转成json字符串, 再写回去
如果使用hash的方式来表示UserInfo，就可以使用field表示对象的每个属性(数据表的每个列)，此时就可以非常方便的修改/获取任何一个属性的值了

使用hash的方式，确实读写field更直观高效, 但是付出的是空间的代价~~需要控制哈希在ziplist和hashtable两种内部编码的转换，可能会造成内存的较大消耗。